STM32开发（5）----CubeMX配置GPIO
CubeMX配置GPIO
- 前言
- 一、GPIO介绍
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- 1.输入浮空模式
- 2.上拉输入模式
- 3.下拉输入模式
- 4.模拟输入模式
- 5.推挽输出
- 6.开漏输出
- 7.复用推挽输出
- 8.复用开漏输出
- 二、实验过程
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- 1.实验材料
- 2.STM32CubeMX配置GPIO
- 3.代码实现
- 4.编译烧录
- 5.硬件连接
- 6.实验结果
- 总结
前言
本章介绍使用STM32CubeMX对GPIO进行配置的方法，并通过控制LED灯亮灭的实现来展示配置效果，在进行实验前介绍了GPIO的相关知识。
一、GPIO介绍
GPIOs (general-purpose inputs/outputs) 芯片通过GPIO引脚与外部设备连接用来实现信号采集或信号输出控制功能，即输入输出功能。STM32的GPIO它按组分配，每组 16 个（注意，如果芯片引脚有限，最后一组不一定满16个），组数视芯片而定，如stm32f103c6t6只有3组，且第三组PC只有PC13、PC14、PC15。除此之外，STM32的GPIO的部分 IO 口兼容 5V，哪些IO兼容5V可以通过查找datasheet确定，如下图：
GPIO通常用法包括：
- 控制引脚输出高、低电平，或直接驱动、或间接驱动LED、继电器等期间实现开关功能；
- 芯片接收外部输入高、低电平，以此确定某些外部设备（例如按钮、开关）状态，做出相应操作。
GPIO 有八种工作模式，分别是：
输入模式有：
- 输入浮空
- 输入上拉
- 输入下拉
- 模拟功能
输出功能有：
- 开漏输出
- 推挽输出
- 开漏式复用功能
- 推挽式复用功能
1.输入浮空模式
输入浮空模式：数据通道中仅接入TTL触发器（作用是将相对缓慢变化的模拟信号变成矩形信号）整形，随后输出到输入数据寄存器，该种工作模式未接入任何上拉/下拉电阻， IO 口的电平完全是由外部电路决定。 模式特点：在该引脚悬空（无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的。
适用场合：外部按键输入检测/USART RX引脚
2.上拉输入模式
上拉输入模式：与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道前端接入了一个上拉电阻。 特点是：在无信号输入时端口电位受上拉电阻钳制，I/O端口输入电平始终保持为高电平；而当端口输入电平为低电平时，I/O端口输入电平为低电平。
适用场合：配置中断输入（引脚触发中断条件为下降沿触发/低电平触发时），不可以做电流型驱动
3.下拉输入模式
下拉输入模式：与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道前端接入了一个下拉电阻。 模式特点：在无信号输入时端口电位受下拉电阻钳制，I/O端口输入电平始终保持为低电平；而当端口输入电平为高电平时，I/O端口输入电平为高电平。
适用场合：配置中断输入（引脚触发中断条件为上升沿触发/高电平触发时），不可以做电流型驱动
4.模拟输入模式
模拟输入模式：数据通道不接入任何处理单元（TTL触发器/钳制电阻），直接输入MCU内部的处理单元。 模式特点：相较于其他输入模式只能读取到逻辑高/低电平（数字量），该模式能读取到细微变化的值（模拟量）。
适用场合：该模式下需要用到芯片内部的模拟电路单元， 用于 ADC、 DAC、 MCO这类操作模拟信号的外设。ADC模拟输入/低功耗下省电。
4种输出模式
5.推挽输出
推挽输出：输出具有驱动能力，当CPU输出逻辑’0’时，I/O端口输出低电平，而当CPU输出逻辑’1’时，I/O端口输出高电平。推挽输出模式下输出高电平，有较强的的驱动能力，驱动电流最大可达25mA。
应用场景：驱动LED、数码管等电子元器件、输出控制某个信号。另外在推挽输出模式下，我们可以读取该 IO 口的电平状态。
6.开漏输出
开漏输出：适合做电流型的驱动，其吸收电流能力较强。当CPU输出逻辑’0’时，I/O端口输出低电平，而当CPU输出逻辑’1’时，该引脚处于开漏，也就是浮空状态（高阻态），如果想输出高电平则必须接入上拉电阻。同时IO口可以由外部电路改变为低电平或不变，即可读IO输入电平变化，实现了I/O端口的双向功能；
应用场景：I2C（I2C_SDA），SMBus，等总线判断总线占用状态。
7.复用推挽输出
复用推挽输出：在STM32中，一个引脚通常可作为普通GPIO来使用，但通常有多个复用模块对应着同一个引脚，那么当这个GPIO作为内置外设引脚时，就叫做复用模式。
适用场合：常见片内外设（USART TX引脚/SPI/PWM输出等等）
8.复用开漏输出
复用开漏输出：与开漏输出特性一致，只不过引脚选择了复用功能。
适用场合：常见片内外设（I2C/SMBus等等）
二、实验过程
1.实验材料
- STM32F103C6T6最小系统开发板
- ST-LINK V2
- 杜邦线
- LED灯
- 示波器
2.STM32CubeMX配置GPIO
选择芯片stm32f103c6t6，新建工程
设置时钟源，最小系统外部晶振8Mhz，作为外部高速HSE时钟源。由于没有外接外部低速晶振，这里低速时钟源选择旁路时钟源。
配置时钟树，这里使用官方推荐的配置
配置引脚功能，因为我使用杜邦线链接LED和MCU，功能引脚输出电流，驱动LED灯点亮，我这里选择PA0作为GPIO_Output
功能引脚，GPIO mode选择推挽输出（回忆下前面我们介绍的几种模式），输出高电平，当然也可以去配置输出上拉或者下拉，以及输出速率等参数。
Code Generator中设置只拷贝使用到的库，分离.c和.h文件
设置好项目名称和路径，点击GENERATE CODE即可，生成后使用keil5 IDE打开。
3.代码实现
实现一个LED等间隔1s闪烁一次的功能，代码如下
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_0); //PA0
HAL_Delay(1000);
}
/* USER CODE END 3 */
}
4.编译烧录
代码编译成功
在下载前检查keil是否检测到ST-LINK，选择魔法棒进行设置
如图所示，已经检测到ST-LINK 下载器
点击load，自动下载固件
5.硬件连接
烧录器ST-LINK V2和最小系统板的连接如图所示： 四线连接 SWDIO，GND，SWCLK，和3.3V电源
6.实验结果
由于没有找到LED灯，所以使用示波器进行测量，从测试结果可以看到，输出了PA0脚输出了电压为3.3V，高低点评间隔1s的方波，如下图所示，以后找到LED灯再拍个视频补上吧。
其实使用示波器测量结果也有一个好处，就是更好判断验结果是否正确，延时和输出电平是否正确这些元素都可以很明显的看到。
总结
本章通过电量LED灯的实验来介绍STM32CubeMX对GPIO进行配置的方法，最后由于没有找到led灯，只能使用示波器来测试实验结果，不过这个实验比较简单，很容易分析结果。